Atom sodu ma 11 protonów i 11 elektronów. Aby zapełnić swoją zewnętrzną powłokę, musi stracić jeden elektron. W ten sposób staje się jonem sodu z 11 protonami i 10 elektronami. Dodatkowy proton nadaje mu ładunek dodatni. Jon o ładunku dodatnim nazywany jest kationem. Nazwa pochodzi od greckiego słowa oznaczającego „schodzący w dół”, ponieważ kationy migrują w kierunku katody podczas elektrolizy.

Kationy powstają, gdy atomy tracą elektrony. Metale mają tendencję do tworzenia kationów, ponieważ mają niewiele elektronów walencyjnych i tracą je łatwiej niż zyskują. Sód tworzy Na+, magnez tworzy Mg2+, a glin tworzy Al3+. Ładunek zależy od liczby elektronów, które atom traci, aby osiągnąć stabilną konfigurację. Metale przejściowe mogą tworzyć wiele kationów o różnych ładunkach, takich jak żelazo(II) i żelazo(III).

Kationy wieloatomowe to grupy atomów o dodatnim ładunku sumarycznym. Najczęstszym przykładem jest kation amonowy (NH4+). Powstaje on, gdy amoniak przyjmuje proton. Inne kationy wieloatomowe to kation hydroniowy (H3O+) i rtęciowy(I) (Hg2^2+). W reakcjach zachowują się jak pojedyncze jednostki.

Kationy są wszędzie. Sól kuchenna to kation sodu połączony z anionem chlorkowym. Nawozy zawierają kationy potasu i wapnia. Organizm ludzki wykorzystuje kationy wapnia do skurczów mięśni i przekazywania sygnałów nerwowych, kationy sodu i potasu do impulsów nerwowych i równowagi płynów, a kationy żelaza do transportu tlenu. Równowaga kationów i anionów jest niezbędna do życia.